凍土改良方法及其機(jī)理研究綜述

余薇薇 焦 勇 張玉婷

一、引言

季節(jié)和晝夜的溫度變化會(huì)引起土體周期性的凍結(jié)和融化，土體凍結(jié)時(shí)膨脹，融化時(shí)沉降，這種物理特性導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)、性質(zhì)發(fā)生很大的變化，直接影響地基以及上部建筑物的長期安全穩(wěn)定，是凍土地帶建筑物產(chǎn)生裂縫的主要原因。尤其是在我國寒凍地區(qū)，凍融造成地基破壞的事件屢見不鮮。例如：呼倫貝爾建成的110kV 變電站在2005年因凍脹導(dǎo)致地基破壞，造成變電站設(shè)備支架傾斜，嚴(yán)重影響變電站的正常運(yùn)行。

針對(duì)該問題，不少專家學(xué)者就凍融循環(huán)對(duì)土的力學(xué)特性影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究，主要包括凍土抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、承載比等。Wang 等對(duì)青海黏土進(jìn)行三軸試驗(yàn)，結(jié)果表明凍融循環(huán)降低了土體的抗剪強(qiáng)度，需要在施工時(shí)高度關(guān)注。許雷等對(duì)膨潤土進(jìn)行了凍融循環(huán)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)膨潤土在凍融循環(huán)過程中出現(xiàn)明顯的“凍縮融脹”特性，并且凍融循環(huán)對(duì)膨潤土的抗壓強(qiáng)度造成嚴(yán)重的影響。Ghazavi 等通過對(duì)黏土進(jìn)行9 次凍融循環(huán)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過凍融循環(huán)后黏土的粘聚力和摩擦角都有所下降。由此可見，目前急需有效措施能提高土體的抗凍性，保證建筑的長期安全穩(wěn)定。

不少學(xué)者針對(duì)該問題，提出采用化學(xué)方法或者物理方法對(duì)土體進(jìn)行改良，提高土體的抗凍性。本文分析了近20年關(guān)于改良凍土的方法以及改良機(jī)理的文獻(xiàn)，并進(jìn)行歸納總結(jié)，為進(jìn)一步探究凍土改良方法提供理論參考。

二、改良凍土的方法

（一）化學(xué)改良方法

不少學(xué)者們提出采用在土體中摻入水泥、石灰、粉煤灰等化學(xué)手段改良土體的抗凍性?！?br>